Από Eλληνες η δεξαμενή καυσίμων του μέλλοντος

Το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έχει υπολογίσει ότι για να είναι οικονομικά βιώσιμες, οι μελλοντικές δεξαμενές υδρογόνου, θα πρέπει να διακρατούν τουλάχιστον το 6% του βάρους τους σε αέριο

Ο Δημήτρης Γουρνής, του Εργαστηρίου Προωθημένων Υλικών του ολλανδικού πανεπιστημίου του Γκρόνιγκεν και συνεργάτης του Πανεπιστημίου των Ιωαννίνων, άρχισε να κατασκευάζει τη δεξαμενή καυσίμων του μέλλοντος, την οποία σχεδίασε ο επίκουρος καθηγητής φυσικοχημείας Γιώργος Φρουδάκης και η ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Κρήτης.


Συμπίεση
Αν η οικονομία του υδρογόνου πρόκειται κάποτε να γίνει πραγματικότητα, θα χρειαστεί ένα αποτελεσματικό μέσο αποθήκευσης, που να μην απαιτεί τη συμπίεση του υδρογόνου σε επικίνδυνα υψηλές πιέσεις, όπως αναφέρει η επιστημονική επιθεώρηση New Scientist. Το αέριο στη συνέχεια θα τροφοδοτεί μικροσκοπικές κυψέλες καυσίμων που θα δίνουν ενέργεια σε κινητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, αυτοκίνητα κ.ά.

Το υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ έχει υπολογίσει ότι για να είναι οικονομικά βιώσιμες, οι μελλοντικές δεξαμενές υδρογόνου, θα πρέπει να διακρατούν τουλάχιστον το 6% του βάρους τους σε αέριο.

Μέχρι τώρα, τα υλικά που έχουν χρησιμοποιηθεί, έχουν μείνει μακριά από αυτό το στόχο. Για παράδειγμα, τα υδρίδια των μετάλλων που συγκροτούν χαλαρές ενώσεις με το υδρογόνο, διακρατούν μόνο το 2%. Έτσι, υπάρχει σε εξέλιξη μια προσπάθεια σε όλο τον κόσμο, προκειμένου να βρεθεί το κατάλληλο υλικό.

Η ομάδα του καθηγητή Φρουδάκη πρόσφατα ανακοίνωσε ότι με βάση προσομοιώσεις στον υπολογιστή, ένα νέο υλικό, που αποτελείται από αλλεπάλληλα στρώματα φύλλων γραφένιου, συνδεδεμένων με νανοσωλήνες άνθρακα, μπορούν να αποθηκεύσουν μέχρι 6,1% του βάρους σε υδρογόνο, ξεπερνώντας έτσι το όριο που έθεσε η αμερικανική κυβέρνηση.

Τώρα, το εργαστήριο του Δ. Γουρνή στην Ολλανδία άρχισε να υλοποιεί αυτό το εξωτικό «σάντουιτς». Μέχρι τώρα έχει δημιουργήσει μια δομή με 40 στρώσεις γραφένιου, που διαχωρίζονται με σφαίρες φουλλερένιου (buckyballs - αλλοτροπικές μορφές άνθρακα).

Ο στόχος του Γουρνή είναι να αντικαταστήσει μέχρι το τέλος του έτους το φουλλερένιο με τους νανοσωλήνες που προτείνει η ομάδα Φρουδάκη και στη συνέχεια να γεμίσει με υδρογόνο τη δεξαμενή που θα έχει δημιουργηθεί, ώστε να ελέγξει στην πράξη ότι όντως ισχύουν οι προβλέψεις του Φρουδάκη.


Εργασία
Οι Ελληνες ερευνητές Γιώργος Δημητρακάκης, Εμμανουήλ Τυλιανάκης και Γιώργος Φρουδάκης, σε πρόσφατη εργασία τους στο περιοδικό «Nano Letters» της Αμερικανικής Χημικής Εταιρίας, ανέφεραν ότι χρησιμοποίησαν ηλεκτρονικούς υπολογιστές για να σχεδιάσουν μια μοναδική δομή αποθήκευσης υδρογόνου, που αποτελείται από παράλληλα φύλλα γραφένιου (στρώματα άνθρακα με πάχος μόλις ενός ατόμου), τα οποία στη συνέχεια σταθεροποιούνται από κάθετες στήλες νανοσωλήνων άνθρακα.

Οι νανοσωλήνες αυτοί είναι μικροσκοπικοί κύλινδροι άνθρακα, περίπου 50.000 φορές λε­πτότεροι από το πλάτος μιας ανθρώπινης τρίχας. Επίσης πρόσθεσαν ιόντα λιθίου στο σχεδιασμό του νέου υλικού για να βελτιώσουν την αποθηκευτική του δυνατότητα.

Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των τριών επιστημόνων, το νέο υλικό (pillared graphene) μπορεί θεωρητικά να αποθηκεύσει μέχρι 41 γραμμάρια υδρογόνου ανά λίτρο, σχεδόν καλύπτοντας τις αντίστοιχες προδιαγραφές του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας (45 γρ. ανά λίτρο) για εφαρμογές στις μεταφορές.